机械零件的失效与选材原则

第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-1第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析指某些零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能的变化而不能完满地完成指定的功能。失效——包括（3）零件严重受损，继续工作不安全。（1）零件完全破坏，不能继续工作；（2）虽然能完全工作，但不能满意地起到预期的作用；7．1．1失效的分类失效模式—是指失效的外在宏观表现和规律。失效机理—则是指引起失效的微观的物理、化学变化过程的本质。失效分类：畸变失效、断裂失效、表面受损失效三大类型第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-2表7.1零件失效的模式及其失效机理失效模式失效机理弹性变形失效畸变失效塑性变形失效翘曲畸变失效弹性变形塑性变形弹、塑性变形韧性断裂失效低应力脆性失效断裂失效疲劳断裂失效蠕变断裂失效介质加速断裂失效塑性变形裂纹扩展疲劳蠕变断裂应力腐蚀磨损失效表面损伤失效表面疲劳失效腐蚀失效磨粒磨损、粘着磨损疲劳机理氧化、电化学第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-37．1．2失效的基本因素1．设计因素—确定材质、尺寸、结构，提出必要的技术文件：图纸、说明书等。2．制造因素—铸、锻、焊、机加工和热处理等达不到设计要求而导致零件失效。3.装配调试因素—在安装过程中，未达到要求的质量指标。4.材质因素—选材不当、材质内部缺陷、毛坯加工或冷热加工产生的缺陷。5.运转维修因素—运转工况参数监控、定期大、中、小检修、润滑条件是否保证、冷却、加热和过滤系统功能是否正常、操作是否正确。7．1．3机械零件失效的形式（一）畸变失效畸变失效件体现为：不能承受规定载荷；不能起到规定作用；与其他零件的运转发生干扰。畸变—是指在某种程度上减弱了零件规定功能的变形。可以是塑性的或弹塑性的畸变基本类型：尺寸畸变或体积畸变（长大或缩小）和形状畸变（如弯曲和翘曲）。第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-41.弹性畸变失效弹性畸变的变形量是在弹性范围内变化,是刚度问题。杆、柱类、轴类零件、靠摩擦力传动的零件等弹性畸变会带来失效的问题。影响弹性畸变主要因素：零件形状、尺寸，材料的弹性摸量，零件工作温度和载荷的大小。2.塑性畸变失效塑性畸变—是外加应力超过零件材料的屈服极限时发生明显的塑性变形。塑性畸变影响因素:除弹性畸变中所论影响因素外,还有材料缺陷、使用不当、设计有误等，其中特别是热处理不良更为突出。３．翘曲畸变失效翘曲畸变—是一种与方向上常产生复杂规律的变形而最终形成了翘曲的外形而导致失效。第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-5（二）断裂失效1.断裂分类（1）按断裂性质分韧性断裂—材料断裂之前发生明显的宏观塑性的断裂。脆性断裂—指材料在断裂之前不发生或发生很小的宏观可见的塑性变形的断裂。韧性－脆性断裂——又称准脆性断裂。是一种塑性和脆性混合的断裂。（2）按断裂路径分：沿晶断裂、穿晶断裂、混晶断裂。2.断口分析方法对金属材料的室温拉伸或冲击试样的断口宏观观察，可以看到其断口可分为纤维状区、放射状区及剪切唇区三个不同的区域。（三）磨损失效磨损—相互接触的一对金属表面，相对运动时金属表面不断发生损耗或产生塑性变形，使金属表面状态和尺寸改变的现象。第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-6１.磨损失效的基本类型粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、冲刷磨损、腐蚀磨损等五种基本类型。２.磨损失效的基本影响因素摩擦、磨损和润滑，即磨损失效涉及到摩擦副的材质和磨损工况。（四）腐蚀失效腐蚀—是金属暴露于活性介质环境中而发生的一种表面损耗，是化学和电化学作用的结果。腐蚀失效有几种基本类型：１．均匀腐蚀２．点腐蚀３．晶向腐蚀第七章机械零件的失效与选材原则7.1机械零件的失效与失效分析单元30-7